[发明专利]基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构及制备方法

权利要求书

1.一种基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：包括AlN陶瓷衬底（101）及生长于AlN陶瓷衬底（101）上的缓冲层（102），所述缓冲层（102）上生长有GaN LED结构层。

2.根据权利要求1所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述AlN陶瓷衬底（101）的厚度为50mm~300mm，AlN陶瓷衬底（101）的晶相为<001>、<111>、<110>的单晶体或多晶体。

3.根据权利要求2所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述AlN陶瓷衬底（101）为多晶体时，AlN陶瓷衬底（101）与缓冲层（102）间设置有晶相为<001>的单晶取向层或类单晶取向层。

4.根据权利要求1所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述缓冲层（102）的厚度为10nm~100nm；缓冲层（102）为GaN层、AlN缓冲层、Al_xGa_1-xN层、In_xGa_1-xN层或Al_xIn_yGa_1-x-yN层；其中，x为0.01~0.99，y为0.01~0.99。

5.根据权利要求1所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述GaN LED结构层包括生长于缓冲层（102）上的非掺杂GaN层（103）、所述非掺杂GaN层（103）上生长有N型氮化镓层（104），所述N型氮化镓层（104）上生长有多量子阱层（11），所述多量子阱层（11）上生长有P型铝镓氮层（105），所述P型铝镓氮层（105）上生长有P型氮化镓层（106）。

6.根据权利要求5所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述非掺杂GaN层（103）与N型氮化镓层（104）间设置DBR层（12），所述DBR层（12）生长于非掺杂GaN层（103）上。

7.根据权利要求5所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述P型氮化镓层（106）上生长有粗化层（107）。

8.根据权利要求1所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是：所述DBR层（12）为Al_mGa_1-mN、GaN的周期结构，所述周期是1~100，m范围是0.01~0.99。

9.一种基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构制备方法，其特征是，所述GaN外延片结构制备方法包括如下步骤：

（a）、提供AlN陶瓷衬底（101），并将所述AlN陶瓷衬底（101）在1050℃~1250℃的H₂氛围下高温净化5~10分钟；

（b）、在H₂氛围下将上述高温净化后的AlN陶瓷衬底（101）降温至500℃~600℃，并利用MOCVD工艺在AlN陶瓷衬底（101）上缓冲层（102）；

（c）、在上述缓冲层（102）上通过MOCVD工艺生长GaN LED结构层。

10.根据权利要求9所述的基于AlN陶瓷衬底的GaN外延片结构，其特征是，所述步骤（c）包括如下步骤：

（c1）、在H₂氛围下，将生长有缓冲层（102）的AlN陶瓷衬底（101）环境温度升至1000℃~1200℃，并在缓冲层（102）上生长非掺杂GaN层（103）；

（c2）、在上述AlN陶瓷衬底（101）上生长N型氮化镓层（104），所述N型氮化镓层（104）覆盖于非掺杂GaN层（103）；

（c3）、在上述AlN陶瓷衬底（101）放置于N₂氛围下并使温度为740℃~860℃，以在N型氮化镓层（104）上生长5~15个周期结构的量子阱层，以形成多量子阱层（11）；

（c4）、将上述陶瓷衬底（101）再次放置于H2氛围下并使温度为450℃~1000℃，在多量子阱层（11）上生长P型铝镓氮层（105）；

（c5）、在上述P型铝镓氮层（105）上生长P型氮化镓层（106）。